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VICOR专利拓扑原理分析 之 ZVS BUCK-BOOST

VICOR PRM模块是一款非隔离的稳压升降压电源。最大功率能做到500W,最大体积:32.5*22*6.73mm,效率能够达到97.8%,采用的是VICOR的ZVS BUCK-BOOST拓扑。

因为是软开关技术,开关频率能够达到2MHZ。下面分析下工作原理:

ZVS BUCK-BOOST工作在三个模式:VinVout

当Vin

1.Q1与Q4导通(上一个周期的电感储存的能量使得Q1零电压导通),电感L充电储能,电感上电压等于输入电压Vin,电感电流从零线性上升。

 

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nupower
LV.4
2
2014-01-06 11:01

Q4关断,电感电流不能突变,Q4结电容充电,Q3结电容放电,Q3 Vds电压接近于零,为零电压开通创造条件。

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hujun2005
LV.3
3
2014-01-06 14:53
@nupower
[图片]Q4关断,电感电流不能突变,Q4结电容充电,Q3结电容放电,Q3Vds电压接近于零,为零电压开通创造条件。
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nupower
LV.4
4
2014-01-06 17:28

2.   Q3零电压导通,电感上电压大小为Vout-Vin,电感开始给输出传递能量,电感电流开始线性下降。

关断Q1,电感L继续放电,Q1结电容充电,Q2结电容放电,直到Q2体二极管导通,为Q2零电压导通创造条件

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Vicor520
LV.5
5
2014-01-06 17:46
@nupower
2.  Q3零电压导通,电感上电压大小为Vout-Vin,电感开始给输出传递能量,电感电流开始线性下降。[图片]关断Q1,电感L继续放电,Q1结电容充电,Q2结电容放电,直到Q2体二极管导通,为Q2零电压导通创造条件[图片]

VICOR的新产品双钳位零电压电路 就是在这个拓扑的基础上发展起来的。增加了变压器和钳位电容,AC-DC的并带有PFC功能。理解了这个电路就能更好的理解双钳位零电压。

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nupower
LV.4
6
2014-01-07 11:45

3. Q2零电压导通,电感L继续放电,电感两端电压为Vout,电流变小,直到电感放完电

 

 电感L放完电后,电感反向充电,当电感中出现反向小电流时,关断Q3,电感电流不能突变,Q3结电容充电,Q4结电容放电,为Q4零电压导通创造条件

 

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nupower
LV.4
7
2014-01-08 10:00
@nupower
3. Q2零电压导通,电感L继续放电,电感两端电压为Vout,电流变小,直到电感放完电[图片]  电感L放完电后,电感反向充电,当电感中出现反向小电流时,关断Q3,电感电流不能突变,Q3结电容充电,Q4结电容放电,为Q4零电压导通创造条件[图片] 

4. Q4零电压导通,电感两端电压为零,所以di/dt=0,电感电流很小为常数,恒定不变。

关断Q2,电感电流不能突变,Q2结电容充电,Q1结电容放电,直到Q1体二极管导通,为Q1零电压导通创造条件

这样就是一个完整的开关周期。

 

 

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nupower
LV.4
8
2014-01-10 09:50

当Vin=Vout时,第一个过程相同(Q1,Q4导通),

第二个过程(Q1,Q3导通),因为输入电压等于输出电压,所以电感上电压等于零,电感上电流恒定不变。

下面是整个周期的电感电压,电流波形。与Vin

 

 

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FAEVICOR
LV.4
9
2014-01-17 16:50
@nupower
当Vin=Vout时,第一个过程相同(Q1,Q4导通),第二个过程(Q1,Q3导通),因为输入电压等于输出电压,所以电感上电压等于零,电感上电流恒定不变。[图片]下面是整个周期的电感电压,电流波形。与Vin
谢谢 很详细 慢慢理解哦 VICOR利用该原理为什么做不到输入100VDC或更高的直流电压 输出BOOST呢?而且做出功率较大的呢?
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nupower
LV.4
10
2014-01-20 13:45
@FAEVICOR
谢谢很详细慢慢理解哦VICOR利用该原理为什么做不到输入100VDC或更高的直流电压输出BOOST呢?而且做出功率较大的呢?

1.在高输入电压时,安规上电源需要隔离。输入电压高,输出电压很低的情况 单独使用ZVS-BUCKBOOST拓扑做,实际占空比会很小,对提高效率没有优势。可以通过 正弦振幅+ZVS-BUCKBOOST拓扑实现,就是VICOR的 BCM+PRM,BCM降压隔离,PRM稳压。无论是BUCK,还BOOST,在占空比很小的时候效率都不会高。

2.目前VICOR的  ZVS-BUCKBOOST能做到500W,体积 32.5*22*6.73mm

 

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FAEVICOR
LV.4
11
2014-01-23 14:02
@nupower
1.在高输入电压时,安规上电源需要隔离。输入电压高,输出电压很低的情况单独使用ZVS-BUCKBOOST拓扑做,实际占空比会很小,对提高效率没有优势。可以通过正弦振幅+ZVS-BUCKBOOST拓扑实现,就是VICOR的BCM+PRM,BCM降压隔离,PRM稳压。无论是BUCK,还BOOST,在占空比很小的时候效率都不会高。2.目前VICOR的 ZVS-BUCKBOOST能做到500W,体积32.5*22*6.73mm 
谢谢 我说的是 BOOST升压  如:60-100VDC升高到120VDC   500W以上 
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nupower
LV.4
12
2014-01-24 09:48
@FAEVICOR
谢谢我说的是BOOST升压 如:60-100VDC升高到120VDC 500W以上 [图片]

VICOR模块的拓扑都是自己的专利电路,目前主要就是 :

1.IBC,VTM,BCM 三种模块用的  正弦振幅电路

2.PRM模块用的  ZVS-BUCK/BOOST

3.PICOR COOL POWER 非隔离模块用的  ZVS-BUCK

4.AC-DC模块和PICOR COOL POWER 隔离模块用的   双钳位零点电路

5.二代砖块模块用的 有源钳位正激

不会去做那种传统拓扑的电源,拓扑本身没有优势。VICOR做的电源也都是输出低压大电流的偏多,主要针对铁路,军工,医疗,通信等一些高端行业

60-100VDC升高到120VDC   500W以上

这个电源可以用VICOR  输入72V(36-110V),输出48V(输出可调),200W的二代模块电源,三个输出串联得到

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2014-03-02 11:23
@nupower
VICOR模块的拓扑都是自己的专利电路,目前主要就是:1.IBC,VTM,BCM三种模块用的 正弦振幅电路2.PRM模块用的 ZVS-BUCK/BOOST3.PICORCOOLPOWER非隔离模块用的 ZVS-BUCK4.AC-DC模块和PICORCOOLPOWER隔离模块用的  双钳位零点电路5.二代砖块模块用的有源钳位正激不会去做那种传统拓扑的电源,拓扑本身没有优势。VICOR做的电源也都是输出低压大电流的偏多,主要针对铁路,军工,医疗,通信等一些高端行业60-100VDC升高到120VDC 500W以上这个电源可以用VICOR 输入72V(36-110V),输出48V(输出可调),200W的二代模块电源,三个输出串联得到

在哪里能买到vicor的模块

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2014-03-02 11:36
@yqx640727888
在哪里能买到vicor的模块
谁有在代理VICOR的AC-DC模块的请打电话:18223469279杨生
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nupower
LV.4
15
2014-03-03 10:13
@yqx640727888
谁有在代理VICOR的AC-DC模块的请打电话:18223469279杨生

我们的销售人员会联系您。谢谢

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sdma2002
LV.1
16
2014-04-02 11:25
@nupower
VICOR模块的拓扑都是自己的专利电路,目前主要就是:1.IBC,VTM,BCM三种模块用的 正弦振幅电路2.PRM模块用的 ZVS-BUCK/BOOST3.PICORCOOLPOWER非隔离模块用的 ZVS-BUCK4.AC-DC模块和PICORCOOLPOWER隔离模块用的  双钳位零点电路5.二代砖块模块用的有源钳位正激不会去做那种传统拓扑的电源,拓扑本身没有优势。VICOR做的电源也都是输出低压大电流的偏多,主要针对铁路,军工,医疗,通信等一些高端行业60-100VDC升高到120VDC 500W以上这个电源可以用VICOR 输入72V(36-110V),输出48V(输出可调),200W的二代模块电源,三个输出串联得到
研发实力太厉害了
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sakex
LV.1
17
2014-04-28 13:40
vin和vout的电压差最大能有多少?  升压的时候升压比能到多高?
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Vicor520
LV.5
18
2014-04-28 14:29
@sakex
vin和vout的电压差最大能有多少? 升压的时候升压比能到多高?

输入电压范围在18-75V,输出电压范围在5-55V。升压比最大在3倍

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老梁头
LV.10
19
2014-05-30 06:15
@Vicor520
输入电压范围在18-75V,输出电压范围在5-55V。升压比最大在3倍
回头自己搭一个电路试试
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2014-05-30 08:48
@老梁头
回头自己搭一个电路试试[图片]

搭起来吧,我不会搭.期待老师试验后发个帖子学习下.

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老梁头
LV.10
21
2014-05-30 14:49
@tanb006
搭起来吧,我不会搭.期待老师试验后发个帖子学习下.[图片]
我要是撘出来了算不算侵权,毕竟有专利限制
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SKY丶辉煌
LV.10
22
2014-06-01 07:49
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ahugirl
LV.1
23
2015-11-04 15:05
@nupower
1.在高输入电压时,安规上电源需要隔离。输入电压高,输出电压很低的情况单独使用ZVS-BUCKBOOST拓扑做,实际占空比会很小,对提高效率没有优势。可以通过正弦振幅+ZVS-BUCKBOOST拓扑实现,就是VICOR的BCM+PRM,BCM降压隔离,PRM稳压。无论是BUCK,还BOOST,在占空比很小的时候效率都不会高。2.目前VICOR的 ZVS-BUCKBOOST能做到500W,体积32.5*22*6.73mm 

DCM,290V输入,13.8V输出,输入大于输出,为何也采用zvs buck-boost?其占空比高么?是否也影响效率?

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2015-11-04 16:24
顶一下,有时间仿真看看。
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2016-04-12 20:48
看看
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suile97
LV.6
26
2016-08-18 11:53
再详细点 就 好了
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zhangyiping
LV.9
27
2016-08-19 22:56
@suile97
再详细点就好了
美国的这个模块非常有意思,老早就是明星的产品,我大概知道效率为什么非常高的原因了,如果理解了掌握了,电路控制不复杂,其实,甚至非常简单的,大家还一知半解了,我还是有所了解,当然,详细的还不清楚,最感兴趣的也许就是这个技术本身了,频率高效率非常高,这个就是还是非常了不起的,是的,如果资料详细一些就好了。
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zhangyiping
LV.9
28
2016-08-21 05:03
@zhangyiping
美国的这个模块非常有意思,老早就是明星的产品,我大概知道效率为什么非常高的原因了,如果理解了掌握了,电路控制不复杂,其实,甚至非常简单的,大家还一知半解了,我还是有所了解,当然,详细的还不清楚,最感兴趣的也许就是这个技术本身了,频率高效率非常高,这个就是还是非常了不起的,是的,如果资料详细一些就好了。

我分析了一下,这个电路方式还是非常值得关注的,有道理,我认为应当是这样的,首先,完全利用了同步整流低压降的效率提高的原理,即升压还是降压都存在二极管导通,这个压降比较高了,这里成了低压的开关管导通的压降小了,损耗也小了,就是说开关管导通后的关断就是由另一个开关管导通就成了同步整流,相当于二极管导通一样,但这个导通的压降变比了,大概就是这么回事了。

    这里四个桥式开关管结构,其实就是有一个分水岭,输出比输入高就是升压电路,输出比输入低就是形成了降压电路了,那么,需要升压自动换向形成1管子始终导通,4管子导通后的关断就立马导通3管子了,3管子就是升压二极管的作用了,当比较自动换向到降压工作时,就是3管子始终开通,1管子导通后的关断就又立马导通2管子也形成了二极管的作用了,其实,始终导通就是连线一样了,区分分水岭换向连接了,形成了降压与升压二合一结构了。就是要吗工作升压状态要吗降压状态,凡是导通后的关断就立马导通另一个管子形成二极管的作用了,是这么原理工作的一回事了。

    那么,这个电路同通常的升压与降压的好处在哪里呢,降压通常多就是范围宽了,升压是不可以低于输入电压值的。那么,如果采用降压电路的话,范围比较宽了,升压降压一体化就是范围可以速小了,因为,范围小的效率比较高,比如开关电源输出范围小了的效率高,输出范围大的效率低了一些,如最低电压是最高电压的一半甚至不到,那么,通常工作在占空比小的工作状态的效率就比较低了,即有升压又有降压的范围就速小了,可以提高效率了。

    工作状态的降压占空比高的效率高,升压的占空比小的效率高,这里建立分水岭控制要命升压状态要吗降压状态,需要的二极管一概成了开关管导通的同步整流了,我这个分析估计还是非常有道理的把,希望在此比较专业可以搞懂一些的人发言发言一下,我的分析估计八九不离十,你们认为呢。

    上面的楼主分析好像一知半解,没有吃透这个原理与作用了,也根本没有提到同步整流的技术问题,这个才是非常关键的,即本来二极管形成开关管导通替代二极管的作用了,即形成了二极管同步低压降的特点了,我们知道同步整流是可以提高效率的,这里就完全一样的一回事了。可以研究讨论一下。

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zhangyiping
LV.9
29
2016-08-22 22:49
@zhangyiping
我分析了一下,这个电路方式还是非常值得关注的,有道理,我认为应当是这样的,首先,完全利用了同步整流低压降的效率提高的原理,即升压还是降压都存在二极管导通,这个压降比较高了,这里成了低压的开关管导通的压降小了,损耗也小了,就是说开关管导通后的关断就是由另一个开关管导通就成了同步整流,相当于二极管导通一样,但这个导通的压降变比了,大概就是这么回事了。  这里四个桥式开关管结构,其实就是有一个分水岭,输出比输入高就是升压电路,输出比输入低就是形成了降压电路了,那么,需要升压自动换向形成1管子始终导通,4管子导通后的关断就立马导通3管子了,3管子就是升压二极管的作用了,当比较自动换向到降压工作时,就是3管子始终开通,1管子导通后的关断就又立马导通2管子也形成了二极管的作用了,其实,始终导通就是连线一样了,区分分水岭换向连接了,形成了降压与升压二合一结构了。就是要吗工作升压状态要吗降压状态,凡是导通后的关断就立马导通另一个管子形成二极管的作用了,是这么原理工作的一回事了。  那么,这个电路同通常的升压与降压的好处在哪里呢,降压通常多就是范围宽了,升压是不可以低于输入电压值的。那么,如果采用降压电路的话,范围比较宽了,升压降压一体化就是范围可以速小了,因为,范围小的效率比较高,比如开关电源输出范围小了的效率高,输出范围大的效率低了一些,如最低电压是最高电压的一半甚至不到,那么,通常工作在占空比小的工作状态的效率就比较低了,即有升压又有降压的范围就速小了,可以提高效率了。  工作状态的降压占空比高的效率高,升压的占空比小的效率高,这里建立分水岭控制要命升压状态要吗降压状态,需要的二极管一概成了开关管导通的同步整流了,我这个分析估计还是非常有道理的把,希望在此比较专业可以搞懂一些的人发言发言一下,我的分析估计八九不离十,你们认为呢。  上面的楼主分析好像一知半解,没有吃透这个原理与作用了,也根本没有提到同步整流的技术问题,这个才是非常关键的,即本来二极管形成开关管导通替代二极管的作用了,即形成了二极管同步低压降的特点了,我们知道同步整流是可以提高效率的,这里就完全一样的一回事了。可以研究讨论一下。

补充,上面我提到的是升压降压二合一电路,即有构成升压电路与降压电路,但是,这里估计还是有所区别,即我思考了一些,即ZVT指的是零电压过度,就就是构成0电压导通的意思,这里估计有所区别,就是什么呢,我的理解是,第一步,管子1与管子4导通,产生电感能量,第二步,管子1关断但管子4还在导通,那么,管子2也立马导通就产生了0【管子3与管子4】电位,电感能量维持,第三步,管子3关断电感能量产生缓冲电压,管子3产生了0电压开通了,这个就是ZVS了,由于管子2还在导通,这个其实二极管用管子导通即同步整流的意思了,而管子3导通内阻小压降低了,是正导通了,能量输出,第四步,管子3关断管子4立马导通,这时由于管子2还在导通,有电感能量0电平维持了,第五步,管子2关断管子1立马导通,一个周期完成重新开始了下一个周期了,周而复始,意思什么呢,就是非常相当于反激能量输出产生输出了,调制脉宽,调制电流大小,提供输出功率能量了。

    那么,控制存在逻辑关系,由于最大占空比是0,5实际0,45左右,那么,死区时间0,05周期确实可以产生0电压的开通条件了,这个就是软开关0电压导通的由来了,控制情况开始占空比受到限制级0,5,那么,确实存在范围,不可以像PFC的几伏电压可以升高到几百伏,即0,9占空比就是十倍了,这里就是两倍了。

    这里说明一下,即这个技术问题的理解比较困难,即高深的呀,不是那么好理解的,楼主上面太简单了,理解同样非常困难了,需要水平非常高的人去理解了,我这里也是那么好理解的,思考思考一下,需要提问的指出一下,也许还没有那么周到,需要探讨探讨分析分析一下了,那么样。可以提出来的。

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zhangyiping
LV.9
30
2016-08-22 22:54
也许,我分析的还不是非常到位与全面,即我上一个帖子与楼主的思路尽管有一些一样,是否还是有所区别,我认为还是有区别的,其实,大概非常接近,差不多,小小区别,不是完全一样的。可以 发言讨论一下吧了。
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2016-08-24 09:15
学习学习!
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